Улучшение чувствительности датчиков гравитационных волн

12.03.2022

Ученые-физики из университета Западной Австралии разработали новую технологию, которая призвана еще больше увеличить чувствительность датчиков гравитационных волн, и без того самых точных научных инструментов на сегодняшний день. Внедрение новой технологии позволит поднять чувствительность на такой уровень, который ранее можно было получить только путем строительства новых датчиков, размеры которых превышают размеры существующих.

В технологии используется "симбиоз" квазичастиц, являющихся квантами звуковых колебаний, называемых фононами, и фотонами света специального лазера. Образовавшиеся квазичастицы более высокого порядка сложности совершают собственные колебания с частотой в миллиарды раз в секунду, это все происходит без каких-либо энергетических потерь и используется для усиления сигнала от датчиков гравитационных волн.

Основной проблемой, которая не позволяла ранее реализовать нечто подобное, является то, что фононы, являющиеся носителями квантовой информации и выступающие в роли усилителей сигналов, буквально теряются в огромном количестве случайных фононов, называемых тепловым шумовым фоном.

Решением в данном случае стала технология, которая получила название White Light Signal Recycling (WLSR), а в роли ключевого компонента выступил так называемый фононный кристаллический резонатор (phononic crystal (PNC) resonator), изготовленный из кварцевого кристалла высокой степени чистоты. Этот резонатор имеет достаточно сложную форму с чередующимися отверстиями различного диаметра и выступами, созданными в определенных местах. Более наглядно вид и структура PNC-резонатора показана на представленных здесь снимках.

Использование PNC-резонатора, охлажденного до температуры в 1 Кельвин, и достаточно сложной оптической системы, в состав которой входят лазеры, зеркала, линзы и другие компоненты, позволило создать WLSR-интерферометр и одновременно усилитель сигнала, способный работать в широком диапазоне частот, в который входят частоты сигналов гравитационных волн различных типов. Только за счет использования нового WLSR-интерферометра чувствительность нынешних датчиков может быть увеличена минимум в 40 раз.

<< Назад: 20-ядерный процессор Apple M1 Ultra 13.03.2022

>> Вперед: Жесткие диски Toshiba N300 Pro и X300 Pro 12.03.2022

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Впервые преоодолена передача ВИЧ от матери к ребенку 02.01.2026

Проблема вертикальной передачи ВИЧ - от матери к ребенку - остается одной из ключевых задач глобальной медицины. Недавний отчет Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) демонстрирует историческое достижение: Бразилия впервые в своей истории полностью преодолела этот путь передачи вируса. Страна стала 19-й в мире и первой с населением более 100 миллионов человек, которая достигла такого результата. Достижения Бразилии основаны на комплексных медицинских программах, обеспечивающих своевременный доступ к диагностике и терапии для всех слоев населения. ВОЗ официально подтвердило, что уровень передачи ВИЧ от матери к ребенку снизился до менее двух процентов. Более 95% беременных женщин в стране получают регулярный скрининг на ВИЧ и необходимое лечение в рамках стандартного ведения беременности. Изначально программа тестировалась в крупных муниципалитетах и штатах с населением более 100 тысяч человек, а затем была масштабирована на всю страну. Такой подход позволил унифицировать ста ...>>

Нанослой германия увеличивает эффективность солнечных батарей на треть 02.01.2026

Разработка высокоэффективных солнечных батарей остается одной из ключевых задач современной энергетики. Недавнее исследование южнокорейских ученых позволило повысить производительность тонкопленочных солнечных элементов почти на 30%, что открывает новые перспективы для возобновляемых источников энергии, гибкой электроники и сенсорных устройств. Команда исследователей сосредоточилась на элементах на основе моносульфида олова (SnS) - нетоксичного и доступного материала, который идеально подходит для гибких солнечных панелей. До настоящего времени эффективность SnS-устройств оставалась низкой из-за проблем на границе контакта с металлическим электродом. В этой области возникали структурные дефекты, диффузия элементов и электрические потери, что существенно ограничивало возможности таких батарей. "Этот интерфейс был главным барьером для достижения высокой производительности", - отмечает профессор Джейонг Хо из Национального университета Чоннам. Для решения этих проблем ученые предлож ...>>

Электростатическое решение для борьбы с льдом и инеем 01.01.2026

Борьба с льдом и инеем на транспортных средствах и критически важных поверхностях зимой остается сложной и затратной задачей. Ученые из Virginia Tech разработали инновационную технологию, способную разрушать лед и иней без использования тепла или химических реагентов, что открывает новые возможности для безопасной и экологичной зимней эксплуатации транспорта. Исследователи обнаружили, что лед и иней образуют кристаллическую решетку с так называемыми ионными дефектами - заряженными участками, способными перемещаться под воздействием электрического поля. Эти дефекты являются ключом к управлению прочностью льда и его удалением с поверхностей. Когда на замерзшую поверхность подается положительный электрический заряд, отрицательные ионные дефекты притягиваются к источнику поля. Это вызывает разрушение кристаллической решетки льда, в результате чего часть льда буквально "отскакивает" от поверхности. Такой эффект позволяет удалять лед без применения внешнего тепла или химических средств ...>>

Древний лед Антарктики 01.01.2026

Изучение древних ледниковых слоев - один из самых надежных способов понять, как формировался климат Земли и как он может изменяться в будущем. Недавнее открытие международной группы исследователей в Антарктике дает уникальную возможность заглянуть на миллионы лет назад и получить ценную информацию о атмосфере нашей планеты. В районе Аллан-Хиллс ученые пробурили керны древнего льда и обнаружили слои, возраст которых оценивается примерно в 6 миллионов лет. Это старейший лед, когда-либо найденный на Земле и датированный напрямую, что делает находку беспрецедентной в истории климатологии. Особое значение имеют крошечные пузырьки воздуха, запечатленные в ледяных кристаллах. Они служат настоящими "капсулами времени", сохраняя состав атмосферы прошлого. Анализ этих пузырьков позволяет восстановить климатические условия древней Земли, когда средние температуры были выше современных, а уровень океанов значительно выше нынешнего. Древние ледяные керны можно рассматривать как подробные х ...>>

Нано-уровень управления светом 31.12.2025

Современная нанофотоника стремится превратить свет в инструмент точного управления на микроскопическом уровне. Недавние исследования международной команды ученых открывают новые возможности в этой области, позволяя манипулировать светоматериальными волнами на наноуровне с беспрецедентной точностью. Такие достижения могут стать ключом к созданию сверхбыстрых коммуникационных систем и высокочувствительных сенсоров. В центре внимания исследователей оказались гиперболические фонон-поляритоны - особый тип волн, возникающих при взаимодействии света с колебаниями вещества. Эти волны способны концентрировать свет в пространственных масштабах, значительно меньших длины его волны, что позволяет создавать устройства с высокой плотностью интеграции и повышенной функциональностью. Работа велась совместно учеными из Шанхайского транспортного университета, Национального центра нанонауки и технологий Китая, а также коллегами из Испании. Они предложили двухэтапную схему возбуждения волн: сначала ...>>

Случайная новость из Архива Любители сладкого склонны к алкоголизму 17.07.2013 Исследования показали, что существует прямая связь между пристрастием к сладкому и склонностью к алкоголизму. Кроме того, ученые из Медицинской школы Университета Индианы обнаружили с помощью функциональной магнитно-резонансной томографии (МРТ), что алкоголизм связан с орбито-фронтальным отделом головного мозга, который так же отвечает за реакцию на сладкий вкус. Анализ функционирования данного отдела мозга может служить маркером повышенного риска алкогольной зависимости. Ранее ученые установили, что животные с пристрастием к алкоголю, предпочитают пить сладкую воду. Но новое исследование показало, что существует и обратная зависимость - животные, которые любят сладкое, пьют больше алкоголя. Для обнаружения связи между пристрастием к сладкому и алкоголю у людей требуется учитывать дополнительные факторы, однако некоторые научные исследования уже доказывают, что алкоголики или люди без алкогольной зависимости, имеющие в истории семьи случай алкоголизма, отдают предпочтение сладкой пище. Для исследования ученые выбрали 12 мужчин и 4 женщины. Все участники эксперимента были молодые (26 лет) и здоровые. Каждому из них провели вкусовой тест - проверили их реакцию на прием сладкой пищи с помощью МРТ. Кроме того, ученые узнавали об алкогольных пристрастиях испытуемых - количество выпиваемого, частота питья и т.д. Таким образом исследователи хотели определить область мозга, которая отвечает за восприятие сладкого, а также попытались узнать, похожа ли эта реакция мозга на реакцию при потреблении алкоголя. Тенденция была такова, что у тех, кто пил больше алкоголя (имеется в виду количество алкоголя, выпитого за один вечер) реакции на сладкую воду в левом орбито-фронтальном отделе мозга были сильнее. Кроме того, эти же люди в своих субъективных оценках отмечали именно сладкую воду как предпочтительную. Ученые считают, что требуется больше исследований связи между предпочтением сладкого и склонностью к алкоголизму. Известно, что зависимость от алкоголя вызвана несколькими факторами, однако важно найти конкретный отдел мозга, который формирует своеобразный "поощрительный" сигнал. Более того, пристрастие людей к сладкому, реакция их мозга на его принятие, может служить маркером для выявления людей с риском развития алкоголизма.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025